JPS5947331B2

JPS5947331B2 - 流量制御装置

Info

Publication number: JPS5947331B2
Application number: JP9858077A
Authority: JP
Inventors: 治樹金井
Original assignee: Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1977-08-17
Filing date: 1977-08-17
Publication date: 1984-11-19
Also published as: JPS5431891A

Description

【発明の詳細な説明】この発明は流量制御装置に係り、特に着水井及び沈澱池
を有する浄水系統における流量制御装置に関する。

例えば、浄水場の着水井及び沈澱池から成る浄水系統の
流量に関しては、従来第１図に示すように制御されてい
た。

すなわち、浄水系統は着水井１０と沈澱池２０とを有し
、着水井１０への流量は流量調節弁１１で、また沈澱池
２０への流量は流量調節弁２１で制御される。この際、
流量調節弁１１は、水位検出器１２によつて検出された
着水井１０の水位置Ｌｐｖと、目標水位値Ｌｓｐとをア
ナログ調節計１３によつて比較し、その偏差を基にＰＩ
Ｄ演算を行い出力００１によつて調節される。

また、流量調節弁２１は、着水井１０から沈澱池１１へ
の流量を検出する流量検出器２２によつて検出された流
量現在値Ｑｐｖと、目標流量値Ｑｓｐとをアナログ調節
計２３によつて、その偏差を基にＰＩＤ演算を行い出力
００２によつて調節される。このような装置で、原水流
量制御（水位制御）と沈澱池流入量制御（流量制御）の
それぞれの系の応答が最適でない場合には、沈澱池流入
量が増加しても原水流量の増加が遅れ、また、沈澱池流
入量が減小しても原水流量の減小が遅れ、更には、二つ
の制御系が共に干渉し平衡に達するまで時間がかかる等
の欠点があつた。

この発明は、上記欠点を除去しようとして成されたもの
であり、応答のよい制御を達成し得る流量制御装置を提
供することを目的とする。

この目的を達成するため、この発明によれば、第１の貯
水池と、この第１の貯水池の内容物を転流させる第２の
貯水池とを具えた浄水系統において、第１の貯水池への
流入流量を調節する第１の流量調節弁と、第１の貯水池
から第２の貯水池への流出流量を検出する流量検出器と
、この流量を調節する第２の流量調節弁と、演算制御装
置とを具え、この演算制御装置は時間帯毎の第１から第
２の貯水池への流量目標値を記憶しており、前記流出流
量に対し所定のステツプ幅を有して階段状に変化する第
２の流量調節弁の開度関数に基づき、前記流量目標値に
対応した第２の流量調節弁の開度目標値を演算し、この
開度目標値と前記第２の流量調節弁の弁開度の現在値と
の偏差を演算して、前記第２の流量調節弁を制御し、前
記開度目標値に対する前記流出流量のステツプ幅内にお
いて、前記流量目標値と前記流量検出器による流量現在
値との偏差から第１の貯水池の水位修正量を演算し、こ
の水位修正量を基に前記第１の流量調節弁を制御し前記
第１の貯水池の水位を変化させて前記流出流量を目標値
に一致させるようにする。

以下、添付図面に従つてこの発明の実施例を説明する。
第２図はこの発明の実施例を示すものであり、第１図と
同一の符号は同様の対象を示すものとする。

すなわち、着水井１０への流入流量は流量調節弁１１で
、また沈澱池２０への流出流量は流量調節弁２１で制御
する。

この際、流量調節弁１１は開度の現在値０ＰＶ１を演算
制御装置１に出力すると共に、後述の方法で水位修正量
ΔＬより演算を行つて得られる弁開度修正量００１によ
つて弁開閉駆動モータを駆動される。水位検出器１２は
着水井１０の現在水位Ｌｐを演算装置１に入力し、水位
修正量０。

１を演算するのに役立てる。

流量検出器２２は、現在の流出流量Ｑｐｖを演算制御装
置１に入力し、予め演算制御装置１に記憶させてある時
間帯の流量目標値Ｑ８Ｐを基にして、着水井１０の水井
修正量ΔＬを決定するものに役立てる。流量調節弁２１
は、現在の弁開度０ＰＶ２を演算制御装置１に入力し、
予め演算制御装置１に記憶させてある時間帯毎の流量目
標値Ｑ８Ｐに対応する弁開度目標値０ＳＰ２を基にして
、弁開度現在値０，ｖ，との偏差０１Ｃを求める。

すなわち、である。この偏差０Ｅを沈澱池２０の流量調
節弁開度修正量００２として出力し弁開閉駆動モータを
駆動する。次に、この発明の動作を説明する。

まず、前もつて記憶されている時間帯毎の流量目標値Ｑ
ｓｐの値の大小により対応する流量調節弁２１の弁開度
目標値０ＳＰ２を第３図の如く決定する。

同図で流量増加、減小の場合にステツプ状の変化が異な
るのは、流量目標値の微小変化の際に起きる流量調節弁
のハンチングを防止するためである。第３図の一部を拡
大して第４図に示した。ここで、たとえば流量目標値が
ＱＡからＱｉに変化しても流量調節弁２１の弁開度は０
１のままとし、流量目標値がさらにＱｉからＱＢになつ
た時点で弁開度を０２とする。以上の様に流量調節弁２
１の弁開度目標値６ｓｐ，を決定し、流量調節弁２１の
弁開度現在値６ＰＶ２との偏差０Ｅを求め、この偏差０
Ｅを沈澱池流量調節弁２１の開度修正量０。

２としこれを沈澱池流量調節弁，駆動モータに出力する
ことは前記（１）式について述べた通りである。

尚、第４図における流量調節弁２１の弁開度と着水井１
０からの流出流量（すなわち、沈澱池流入量）との特性
は、次の通り決定するものとする。

ここで、沈澱池２０の水位が変化しないという前提のも
とに、着水井流出流量（すなわち沈澱池流入量）と着水
井１０の水位との関係を第５図に示す。第５図から明ら
かなように、流量調節弁２１をある開度０１に固定した
とき、沈澱池２０への流入量は着水井１０と沈澱池２０
の水位差により変化し、着水井１０の水位が沈澱池２０
の水位と同じとき（ＨＯ）、沈澱池流入量は零となり、
着水井水位がＨｌ，Ｈ２へと上昇すれば、沈澱池流入量
がＱＣ，ＱＡ，ＱＢ，ＱＤへと増加することになる。そ
れ故、本発明は流量調節弁２１の開度を固定にしても水
位（すなわち水圧）を変化させることにより、沈澱池流
入量を調節できることを利用したものである。この場合
、着水井１０は土木構造物であり、当然に水位の許容変
動範囲が存在する。着水井水位の下限をＨ１、上限をＨ
２とすると、水位をＨｌ，Ｈ２間で変化させることによ
り、沈澱池流入量すなわち着水井流出量をＱｃ．ＢＢ間
で調節できることになる。同様に、流量調節弁２１の弁
開度を小さくして０，にすると、沈澱池流入量すなわち
着水井流出量をＱＡ−ＱＯ間で調節できることになる。
このような前提技術のもとに、第４図における弁開度と
着水井流出量の特性を、着水井水位が上限水位Ｈ２で弁
開度が０１のときの着水井流出流量がＱＢ以上となり、
着水井水位が下限水位Ｈ１で弁開度が０２のときの流出
流量がＱＡ以下となるようにＱｉ及び０１，０２を決定
する。このようにすれば着水井水位を後述のように調節
することにより、着水井１０の流出流量を連続的に制御
することができる。一方、流量検出器２２より流量現在
値Ｑｐｖを演算制御装置１に入力して、あらかじめ演算
装置内に記憶されている時間帯毎の流量目標値Ｑｓｐよ
り流量調節弁２１における流量偏差１ｎ（＝Ｑｓｐ
− Ｑｐｖ）を求める。

以上のＱｐｖ，Ｑｓｐを用いて次式（２）の一般のＤＤ
Ｃ用制御計算を行い、着水井１０の水位修正量ΔＬを求
める。

ここで、次に、着水井１０の現在水位Ｌｐｖを演算制御装置１に
入力する。

そして、着水井水位を水位目標値Ｌｓｐ＝Ｌｐｖ＋ΔＬ
とするために、原水流量調節弁１１の弁開度を修正する
。すなわち、以上のＬｐｖ，Ｌｓｐを用いて次式（３）
の一般ＤＤＣ用制御計算を行い、原水流量弁開度修正量
０。１を求める。

ここで、以上で求めた原水流量弁開度修正量０。

１を流入量調節弁１１の駆動モータに出力する。

このようにして流量目標値Ｑｓｐが流出流量調節弁２１
の開度一定の流量帯域内（すなわち第３図の同一ステツ
プ幅内）で変化した場合には、流出流量調節弁２１はそ
のまま固定開度とし、着水井１０の水位を流入量調節弁
２１を調節して制御することにより、流出流量Ｑｐｖを
流量目標値Ｑｓｐに保つ流量制御装置を実現できる。

ただし、流出流量調節弁２１の開度を一定に固定のまま
では、制御できる流量範囲が、池の上限水位と下限水位
に於ける流量範囲に限られてしまう。そこで前述の如く
流出流量調節弁２１に第３図に示すようにステツプ状に
調節することにより、必要な流量範囲全域で制御可能な
流量制御装置を実現できる。以上の実施例において（２
），（３拭ともに−Ｖｆ）ＤＣ用制脚計算を行つている
が、この発明では流出流量偏差から水位修正量を求め、
この水位修正量から流入弁開度修正量を求める制御方式
であることが特長である。

したがつて、一般の調節計を使用してこの発明に係る制
御装置と同じものを作製することも可能である。また、
以上の説明では、（２），（３）式のＰＩＤ演算をカス
ケードに行つているが、使用分野によつては（２）式で
水位修正量ΔＬのかわりにいきなり原水流量弁開度修正
量０。

１を求めるたとも可能でありこの場合にも同様の効果を
あげることができる。

しかも前述の（２），（３）式は必ずしも本発明の如く
ＰＩＤ演算である必要はなく、他の既知の制御ア゜ル
ゴリズムを利用しても同様の効果をあげることができる
。更に、前述の説明では流量目標値Ｑｓｐは時間帯毎演
算制御装置１内に記憶されているものとして説明したが
、流出目標値Ｑｓｐは演算制御装置１内で演算により求
める場合、外部より設定する場合等全て同様に制御可能
である。

尚、この明細書の説明では浄水場の着水井１０を例にあ
げているが、同様の構成のものの流出流量を流入量調節
弁で制御する場合には全てにこの発明を利用することが
できる。

従つて、この明細書においては着水井１０、沈澱池２０
等を含めて貯水池とする場合がある。以上説明したよう
に、この発明は、まず第２の流量調節弁の弁開度を決め
、次いで許容範囲内において第１の貯水池の水位を変化
させて第１の貯水池から第２の貯水池への流出流量を目
標値に一致させるように構成することにより、制御ルー
プが２ループから１ループに減小するため、２ループ間
の応答性のバランスを考慮する必要がなく応答のよい制
御を行うことができ、調整も容易になる。

また、演算制御装置を使用しないで、計装機器のみでこ
の装置を構成する場合、従来より調節計等の機器が少な
くなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来の流量制御装置の系統図、第２図はこの発
明の実施例の系統図、第３図はこの発明の実施例を説明
するための流量と弁開度との関係を示す特性図、第４図
は第３図の一部拡大図、第５図は第３図及び第４図を説
明するための着水井流出量と着水井水位との関係を示す
特性図である。１・・・・・・演算制御装置、１０，２０・・−・・・
貯水池、１１，２１・・・・・・流量調節弁、１２・・
・・・・水位検出器、１３，２３・・・・・・アネログ
調節計、２２・・・・・・流量検出器。

Claims

【特許請求の範囲】

１第１の貯水池と、この第１の貯水池の内容物を転流
させる第２の貯水池とを具えた浄水系統において、第１
の貯水池への流入流量を調節する第１の流量調節弁と、
第１の貯水池から第２の貯水池への流出流量を検出する
流量検出器と、この流量を調節する第２の流量調節弁と
、演算制御装置とを具え、この演算制御装置は時間帯毎
の第１から第２の貯水池への流量目標値を記憶しており
、前記流出流量に対し所定のステップ幅を有して階段状
に変化する第２の流量調節弁の開度関数に基づき、前記
流量目標値に対応した第２の流量調節弁の開度目標値を
演算し、この開度目標値と前記第２の流量調節弁の弁開
度の現在値との偏差を演算して、前記第２の流量調節弁
を制御し、かつ、前記開度目標値に対する前記流出流量
のステップ幅内において、前記流量目標値と前記流量検
出器による流量現在値との偏差から第１の貯水池の水位
修正量を演算し、この水位修正量を基に前記第１の流量
調節弁を制御して前記第１の貯水池の水位を変化させる
ようにした流量制御装置。